تسمح الرؤى المشوهة لخلفية الميكروويف الكونية - أول ضوء يمكن اكتشافه - للفلكيين بتحديد الكمية الإجمالية للمادة المرئية وغير المرئية في جميع أنحاء الكون.
ما يقرب من 85 في المائة من كل مادة في الكون هي مادة مظلمة ، غير مرئية حتى لأقوى التلسكوبات ، ولكن يمكن اكتشافها من خلال جاذبيتها.
من أجل العثور على المادة المظلمة ، يبحث علماء الفلك عن تأثير يسمى عدسة الجاذبية: عندما ينحني سحب الجاذبية للمادة المظلمة ويضخم الضوء من جسم بعيد. في أكثر صوره غرابة ، ينتج عنه صور متعددة على شكل قوس لأجسام كونية بعيدة.
يُظهر تلسكوب هابل الفضائي تأثير عدسة الجاذبية حيث تتشوه المجرات الخلفية بواسطة مجموعة المجرات MACS J1206. حقوق الصورة: ناسا
ولكن هناك تحذير واحد هنا: لاكتشاف المادة المظلمة ، يجب أن يكون هناك جسم خلفها مباشرة. يجب محاذاة 'النجوم'.
في دراسة حديثة بقيادة الدكتور جيمس جيتش من جامعة هيرتفوردشاير في المملكة المتحدة ، وضع علماء الفلك أعينهم على الخلفية الكونية الميكروية (CMB) بدلاً من ذلك.
قال الدكتور غيتش لـ Universe Today: 'إن CMB هو أبعد / أقدم ضوء يمكننا رؤيته'. 'يمكن اعتباره سطحًا يضيء الكون بأسره.'
كانت الفوتونات من CMB تتدفق نحو الأرض منذ أن كان عمر الكون 380.000 سنة فقط. أتيحت الفرصة لفوتون واحد أن يصطدم بالكثير من المادة ، بعد أن سبر بشكل فعال كل المادة في الكون على طول خط بصره.
قال الدكتور غيتش: 'لذا فإن نظرتنا إلى CMB مشوهة قليلاً عما تبدو عليه في جوهرها - إلى حد ما مثل النظر إلى النمط الموجود في قاع حوض السباحة'.
من خلال ملاحظة التشوهات الصغيرة في الإشعاع CMB ، يمكننا سبر كل المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون بأسره. لكن القيام بهذا الأمر يمثل تحديًا كبيرًا.
لاحظ الفريق السماء الجنوبية باستخدام تلسكوب القطب الجنوبي ، وهو تلسكوب بطول 10 أمتار مصمم للرصد في الميكروويف. أنتج هذا المسح الكبير الرائد خريطة CMB للسماء الجنوبية ، والتي كانت متوافقة مع بيانات CMB السابقة من القمر الصناعي بلانك.
لا يمكن استخلاص الإشارات المميزة لعدسات الجاذبية بواسطة المادة المتداخلة بالعين. اعتمد علماء الفلك على استخدام إجراء رياضي متطور. لن ندخل في التفاصيل السيئة.
أنتج هذا 'خريطة لكثافة الكتلة الإجمالية المتوقعة بيننا وبين CMB. هذا أمر لا يصدق تمامًا إذا فكرت في الأمر - إنها تقنية مراقبة لرسم خريطة لكل الكتلة في الكون ، وبالعودة مباشرة إلى CMB ، أوضح الدكتور غيتش.
لكن الفريق لم ينته من تحليله هناك. بدلاً من ذلك ، استمروا في قياس عدسة CMB لمواقع الكوازارات - ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات الأولى.
'لقد وجدنا أن مناطق السماء ذات الكثافة الكبيرة من النجوم الزائفة لها إشارة انعكاس CMB أقوى بشكل واضح ، مما يعني أن الكوازارات تقع بالفعل في هياكل مادة واسعة النطاق' ، هذا ما قاله الدكتور رايان هيكوكس من كلية دارتموث - المؤلف الثاني في الدراسة - قال الكون اليوم.
أخيرًا ، تم استخدام خريطة CMB لتحديد كتلة هالات المادة المظلمة. تتوافق هذه النتائج مع تلك التي تم تحديدها في الدراسات القديمة ، والتي نظرت في كيفية تجمع النجوم الزائفة معًا في الفضاء ، دون أي إشارة إلى CMB على الإطلاق.
النتائج المتسقة بين قياسين مستقلين هي أداة علمية قوية. وفقًا للدكتور هيكوكس ، فإنه يُظهر أن 'لدينا فهم قوي لكيفية تواجد الثقوب السوداء الهائلة في الهياكل واسعة النطاق ، وأن أينشتاين (مرة أخرى) كان على حق'.
تم قبول البحث للنشر في مجلة Astrophysical Journal Letters وهو متاح للتنزيل هنا.